[생활속과학] "말소리를 전기신호로"..'소통'의 과학

국사편찬위원회는 6·25전쟁 발발 70년을 맞아 소장 중인 6·25전쟁 관련 자료 중에서 미국을 비롯한 각국 군인의 활동을 살펴볼 수 있는 사진자료를 선별해 공개했다. 사진은 1953년 7월 27일 라디오를 통해 휴전협정 조인 소식을 들은 콜롬비아군 병사들이 기뻐하는 모습. (국사편찬위원회 제공) (사진은 기사 내용과 무관함) 2020.6.22/뉴스1

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 인쇄술의 보급으로 매스미디어의 시대가 열렸다면, 라디오는 '실시간' 매스 미디어의 시대를 열었다. 글을 읽으려면 문자를 알아야 하지만, 말은 장벽이 낮아서 더 많은 사람이 생각과 문화를 공유할 수 있도록 만들어줬다.

인류역사상 대규모·원거리·실시간 소통을 처음 구현한 '라디오 기술'은 현대 대중문화와 정치, 안보 전반에 큰 변화를 이끌어 왔다. 라디오 기술은 소리(공기의 진동)를 전기 신호로 바꾸고 이를 전송한 다음, 전기 신호를 공기의 진동으로 다시 바꿔주는 구조다.

전기 신호를 전달·저장하는 통신 수단은 전화, 음반, 인터넷, 전파 등으로 계속 바뀌어 왔지만, 소리를 전기 신호로 바꾸는 방식은 크게 바뀌지 않았다.

21대 국회 첫 국정감사가 하루 앞으로 다가온 6일 오후 서울 여의도 국회 보건복지위원회 회의실에서 직원들이 마이크 등 시설점검을 하고 있다. 이번 국감 회의장에는 코로나19 확산 방지를 위해 마이크를 기존 2인 1개에서 1인 1개로 늘렸고, 좌석마다 칸막이를 설치했다.(사진은 기사 내용과 무관함) 2020.10.6/뉴스1 © News1 박세연 기자

마이크는 진동을 '전자기 유도'의 원리로 전기 신호로 바꿔준다. 전선을 감아서 만든 코일을 자석에 통과시키거나 주변에서 움직여주면 코일에 전류가 흐른다. 공기의 진동이 진동판이나 코일을 움직이게 하고, 전자기 유도의 원리에 따라 전기 신호가 만들어지는 것이다.

콘덴서 마이크도 있는데, 축전기의 원리를 이용한다. 콘덴서는 두 개의 도체판으로 만들어진 축전기와 같은 구조다. 축전기는 두 도체판의 거리와 면적에 따라 저장할 수 있는 전하량(정전용량)이 달라진다. 소리가 한쪽 도체판을 떨리게 만들면, 두 도체판 사이의 거리가 미세하게 바뀌며 전기신호를 만들어낸다.

이렇게 전기신호로 바뀐 소리는 증폭, 변환 과정을 거쳐 전파를 타고 여러 대상에게 먼 거리까지 전달할 수 있게 된다.

변환 과정에서는 진폭 변조나 주파수 변조와 같은 여러 수단이 있다. 통신을 위해서는 전기신호를 보내는 사람과 받는 사람이 변환 과정을 같은 규칙으로 하기로 약속을 해야한다. 그래서 한 국가 단위에서는 전파 통신 설비에 대한 제도로, 국제 사회에서는 각종 표준의 형식으로 통신 규약을 운영하고 있다.

스피커는 마이크와 반대 방식의 원리로 작동한다. 자기장에 놓인 전하는 힘을 받아 움직이게 된다. 이를 로런츠 힘이라고 부른다.

스피커도 자석과 코일을 이용한다. 소리로 만들어진 전기신호는 소리의 특성에 따라 다른 전류 특성을 가지게 된다. 코일에 전기신호에 따라 다른 전류가 흐르게 되면, 자석이 만든 자기장 속에서 각기 다르게 움직이게 된다. 코일의 움직임에 따라 스피커의 진동판이 움직이며 소리를 만들어 낸다.

코일을 이용하지 않고, 두 개의 고정 금속판 사이에 진동판을 넣어 만드는 '정전식 스피커'도 있다. 스피커에 입력되는 전기신호에 따라 고정 금속판의 전기적 특성이 바뀌게 되고 이에 따라 진동판이 앞뒤로 진동하면서 소리를 만든다.

18일 오전 경기도 고양시 킨텍스 제2전시장에서 열린 '대한민국 음향음악산업전 2019'에서 관람객들이 참가 부스에 전시된 음향기기들을 살펴보고 있다. (사진은 기사 내용과 무관함) 2019.9.18/뉴스1 © News1 성동훈 기자

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